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Flashcards in Kurzfragen Deck (18):
1

Wie lautet die allgemeine physikalische Aussage der (instationären) Kontinuitätsgleichung bezogen auf:

a) ein ortsfestes Kontrollvolumen?

b) ein mitbewegtes Fluidvolumen

a) Die zeitliche Abnahme der Masse innerhalb des KV ist gleich dem Nettomassenfluss aus dem KV

b) Die Masse innerhalb des FE bleibt konstant Dm/Dt = 0

2

Welche Arten von Zustandsänderungen eines Fluids kennen Sie?

isobar isotherm isochor isentrop

3

Tragen Sie 3 Zustandsänderungen in ein Diagramm Druck über spezifischem Volumen ein und bezeichnen Sie diese.

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4

Welche Energieanteile werden durch die einzelnen Terme in der stationären, inkompressiblen Bernoulligleichung repräsentiert?

- Druckenergie

- potentielle Energie

- kinetische Energie

5

Energieverluste in einer Strömung in einem horizontal verlaufenden zylindrischen Rohr zwischen zwei Orten (1) und (2) äußern sich:

 

  • Nur durch Abnahme des dynamischen Drucks zwischen (1) und (2)
  • Nur durch Abnahme des statischen Drucks zwischen (1) und (2)
  • beides ist möglich, je nach Anwendungsfall

Nur durch Abnahme des statischen Drucks zwischen (1) und (2)

6

Ein Kasten mit den Kantanlängen a, b, c sei mit Gas gefüllt. Der Druck im Inneren des Kastens betrage pi. Nun wird der Kasten im Wasser (Dichte rhow) versenkt un in Position gehalten.

 

Welche Kraft Fx wirkt auf die rechte Wand des Kastens?

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Kraft durch Innendruck:

FL=pibc

Kraft durch Außendruck:

 

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7

Für was steht das Formelzeichen cp in der Aerodynamik?

Druckbeiwert

8

Wie ist cp definiert?

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9

Zeichnen Sie einen typischen cp-Verlauf für ein schwach angestelltes Tragflügelprofil bei inkompressibler Strömung. Markieren Sie den Staupunkt (inkl. Zahlenwert).

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10

a) wie groß ist die Ausströmgeschwindigkeit c2 bei stationärer Strömung?

b) Wie hoch steigt der Wasserstrahl bei Vernachlässigung von Reibungseffekten? (Herleitung oder Begründung!)

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11

Ein großer, nach oben offener Behälter, der auf der Höhe H angebracht und mit Wasser gefüllt ist (Füllhohe h), soll auf zwei verschiedene Arten entleert werden (siehe Skizze)

 

a) welche der nachfolgenden Aussagen ist richtig, wenn Reibung und sonstige Verluste vernachlässigt werden? Bergründen Sie Ihre Antwort

  • Der Flüssigkeitsspiegel sinkt im Fall A schneller
  • Der Flüssigkeitsspiegel sind im Fall B schneller
  • Flüssigkeitsspiegel sinkt in beiden Fällen gleich schnell

 

b) Wie hoch sind ie Geschwindigkeiten des jeweiligen Wasserstrahls auf der Höhe z=0?

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a) Der Flüssigkeitsspiegel sind im Fall B schneller

 

b)

Fall a: vb

Fall b: vb

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12

Man betrachtet die vereinfachte, eindimensionale Strömung durch ein frei stehendes Windrad. Die Strömung komme im vorliegenden Fall ausnahmsweise von rechts! (R) bezeichnet die Rotorebene. Die beiden Ebenen (1) und (2) haben einen großen Abstand von der Rotorebene.

 

a) Zeichnen Sie die Stromröhre, die die Blattspitzen in der Rotorebene (R) tangiert, in folgende Skizze ein

 

b) Skizzieren Sie den Geschwindigkeitsverlauf zwischen den Ebenen (1) und (2)

 

c) Skizzieren Sie den Verlauf des statischen Drucks zwischen den Ebenen (1) und (2). Wie verhält sich p2 zu p1 (größer, kleiner, gleich)?

 

d) Skizzieren Sie den Verlauf des Totaldruckes zwischen den Ebenen (1) und (2).

zu b) p2=p1

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13

Was beschreibt die Blasius-Gleichung bei einer ebenen Platte und unter welchen Vorraussetzungen ist sie gültig?

Die Blasius-Gleichung beschreibt das Geschwindigkeitsprofil innerhalb der laminaren Grenzschicht einer inkompressibel angeströmten ebenen Platte ohne Druckgradienten.

14

Für ein endliches Kontrollvolumen KV mit dem Volumeninhalt V lautet der Impulssatz in integraler Form:

 

a) Was verbirgt sich jeweils hinter den 4 Termen?

 

b) Geben Sie jeweils 2 Beispiele für die beiden Terme auf der rechten Seite an.

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a)

  • zeitliche Änderung des im KV enthaltenen Impulses
  • pro Zeiteinheit aus dem KV ausfließender bzw. in das KV einfließender Impuls
  • auf das KV wirkende Volumenkräfte
  • auf das KV wirkende Oberflächenkräfte

b)

1. Term auf der rechten Seite:

- elektrische Kräfte, magnetische Kräfte, Gravitationskraft

2. Term auf der rechten Seite:

- (zähigkeitsbedingte) Normalspannungen, Tangentialspannungen, Druck

15

Die skizzierte Rohrverzweigung ist an den Stellen [1], [2] und [3] durch Wellenrohre (Gesamtfedersteifigkeit cges) mit dem übrigen Rohrleitungssystem verbunden und kann sich nur in x-Richtung bewegen. Die Lager seien reibungsfrei. Der Umgebungsdruck betrage pa.

 

Um welche Strecke dx verschiebt sich das Rohr gegenüber der Ruhelage (als alle Geschwindigkeiten 0 waren) bei stationärer Strömung?

Gegeben: u1, u2, p1, p2, p3, A1, A2, rho, cges

Tipp: Federsteifigkeiten haben die Einheite [N/m]

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Es ist dx= F/cges

Zur Berechnung der Kraft F mittels Impulssatz fehlt noch die Geschwindigkeit u3

 

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16

Sie sehen unten 2 Rohe mit einem identischen Einlaufprofil (E). Im oberen Rohr bildet sich eine laminare Strömung aus, im unteren eine turbulente.

a) Zeichnen Sie an der Stelle A jeweils das voll ausgebildete Geschwindigkeitsprofil

b) Tragen Sie an der Stelle A auch die jeweiligen über den Querschnitt gemittelte Geschwindigkeit ein.

Hinweis: Beachten Sie die richtigen Größenverhältnisse.

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.

17

Nennen Sie mindestens 3 Faktoren, die einen Einfluss auf den Umschlag haben.

  • Turbulenzgrad der Anströmung
  • Druckgradient
  • Oberflächenrauhigkeit
  • akustische Störungen

18

Nennen Sie mindestens 2 Beispiele, wann ein frühzeitiges Umschlagen von Vorteil sein kann und daher ggf. künstlich herbeigeführt wird.

  • Vermeidung von Ablösung
  • Windkanalmessungen, zur Gewährleistung einer Umschlagslage wie in der Großausführung
  • Vermeiden von laminaren Hinterkantenlärm (Pfeifton)